ASTM A312 در مقابل ASTM A106: مقایسه ابعاد لوله، درجه فشار و محدودیت های دمایی

انتخاب استاندارد لوله مناسب برای یک پروژه یک تصمیم مهندسی اساسی است که بر ایمنی، هزینه و قابلیت اطمینان طولانی مدت تأثیر می گذارد.دو مورد از استاندارد های اغلب مشخص شده است ASTM A312 (فولاد ضد زنگ) و ASTM A106 (فولاد کربن)در حالی که هر دو به طور گسترده ای در سیستم های لوله کشی صنعتی استفاده می شوند، آنها اهداف بسیار متفاوتی را انجام می دهند.

این مقاله یک مقایسه روشن و فنی از لوله های ASTM A312 و ASTM A106 را ارائه می دهد که شامل خواص مواد، استانداردهای ابعاد، درجه فشار، محدودیت های دمایی،و دستورالعمل های کاربردیهدف این است که به مهندسان، متخصصان خرید و مدیران پروژه کمک کند تا انتخاب مواد آگاهانه و سازگار با کد را انجام دهند.

ASTM A312 مشخصات استاندارد برایلوله های فولادی فولادی آستنیتیک بدون درهم، جوشیده و به شدت سرد.1 شامل درجه هایی مانند TP304، TP304L، TP316 و TP316L است که به طور گسترده در محیط های خوردنی و کاربردهای دمای بالا استفاده می شوند.

ویژگی های کلیدی:

• ماده: فولاد ضد زنگ آستنیتیک (کروم-نیکل با مولیبدن به صورت اختیاری)

• تولید: بدون بخیه یا جوش

• کاربرد اصلی: سرویس خوردنی و محیط های با دمای بالا

ASTM A106 مشخصات استاندارد برایلوله فولادی کربن بدون درز برای خدمات دمای بالا.6 این استاندارد شامل کلاس های A، B و C است که کلاس B رایج ترین کلاس برای کاربردهای صنعتی است.

ویژگی های کلیدی:

• ماده: فولاد کربن

• تولید: فقط بدون بخیه (بر خلاف A53 که اجازه جوشکاری را می دهد)

• کاربرد اصلی: خدمات با دمای بالا و فشار بالا مانند پالایشگاه ها، دیگ ها و نیروگاه ها

لوله های ASTM A312 در برابر خوردگی مقاوم هستند؛ لوله های ASTM A106 در برابر فشار و دمای بالا مقاومت می کنند اما قابل تعویض نیستند.

تفاوت اصلی بین این دو استاندارد مواد است.

چرا این مهم است:فولاد ضد زنگ حاوی حداقل 10.5٪ کروم است که یک لایه اکسید خود درمانی را تشکیل می دهد که از زنگ و حمله شیمیایی محافظت می کند. فولاد کربن چنین محافظتی ندارد.فولاد کربن به طور قابل توجهی ارزان تر است و در دمای بالا قدرت بسیار خوبی دارد.4

هر دو لوله ASTM A312 و ASTM A106 با همان استاندارد ابعاد ساخته می شوند:ASME B3610.

این استاندارد تعریف می کند:

• NPS (سطح لوله اسمی)1/8 تا 48 اینچ و بزرگتر

• برنامه (ضخامت دیوار)10، 40، 80، 160 اسکه و غیره

• قطر بیرونی (OD)️ برای هر NPS بدون توجه به برنامه مشخص شده

• ضخامت دیوار️ با توجه به برنامه متفاوت است

يادداشت مهم:برای یک NPS داده شده و برنامه، هر دو لوله A312 و A106 دارایقطر بیرونی و ضخامت دیواره دقیقاً یکسان استاین به این معنی است که آنها از نظر مکانیکی قابل تعویض هستند تا آنجا که مربوط به نصب می شود.

درجه بندی فشار بستگی به سه عامل دارد: استرس مجاز مواد، OD لوله و ضخامت دیوار. فرمول حاکم از ASME B31.3 این است:

P = (2 * S * t) / (D t)

کجا:

• P = فشار داخلی (psi یا MPa)

• S = فشار مجاز (از درجه حرارت وابسته، از ASME B31.3)

• t = ضخامت دیوار (اینچ یا میلی متر)

• D = قطر بیرونی (اینچ یا میلی متر)

برای فولاد ضد زنگ ASTM A312 TP304 در دمای اتاق (38°C / 100°F):

منبع: محاسبات مهندسی بر اساس روش ASME B31.38

به عنوان مرجع، آزمایش های آزمایشگاهی از لوله های ASTM A312 نشان می دهد که فشار های قابل توجهی قبل از شکست نشان می دهد. به عنوان مثال، یک لوله 2 "SCH 40 A312 در حدود9۷۲۶ پی سیاما فشارهای کاری مجاز با فاکتور ایمنی ۳٫۴۲ کاهش می یابد.

برای فولاد کربن کلاس B ASTM A106 در دمای اتاق، فشار مجاز (S) تقریباً20،000 psiبا استفاده از همان فرمول B31.3، فشار نامی به طور کلیبالاتر از فولاد ضد زنگبرای همان ابعاد چون فولاد کربن دارای فشار مجاز بالاتر در دمای اتاق است.

توجه: امتیازات واقعی با کد (ASME B31.1 vs B31.3) و دمای متفاوت است. همیشه با آخرین نسخه کد بررسی کنید.

خلاصه ی مطلب:برای همان NPS و برنامه، لوله فولاد کربن A106 به طور معمول دارای یکفشار بالاتر در دمای اتاقاز فولاد ضد زنگ A312

این جایی است که این دو استاندارد به طور قابل توجهی متفاوت هستند.

چرا هواپيما A312 حرارت بيشتري رو تحمل ميکنه؟فولاد ضد زنگ آستنیتیک قدرت خود را حفظ می کند و در دمای اکسیداسیون مقاومت می کند که باعث می شود فولاد کربن مقیاس پذیر شود و یکپارچگی ساختاری را از دست دهد.

چرا A106 هنوز برای گرما متوسط ترجیح داده می شود:برای کاربردهای تا 400 درجه سانتیگراد، A106 درجه B ارائه می دهد مقاومت عالی در کسری از هزینه فولاد ضد زنگ.

لوله فولاد کربن A106 نیاز به پوشش خارجی، حفاظت کاتودیک یا هر دو دارد.استیل ضد زنگ A312 این کار را نمی کند، و این باعث می شود که انتخاب پیش فرض برای کارخانه های شیمیایی، کاربردهای دریایی و پردازش مواد غذایی باشد.

برای درجه های کم کربن (A312 TP304L / 316L و درجه A106 B) ، هر دو استاندارد جوش هایی را تولید می کنند که برای خدمات تحت فشار بدون درمان حرارتی پس از جوش در اکثر برنامه ها مناسب هستند.به شرطی که روش های مناسب جوش داده شود.

قانون انتخاب:استفاده از A106 برای کاربردهای غیر خوردنی، فشار بالا / دمای بالا. استفاده از A312 برای محیط های خوردنی یا جایی که خلوص محصول (مواد غذایی، داروسازی) نیاز به فولاد ضد زنگ دارد7.

• مایع یا محیط خوردنی است (اسید، آب دریا، کلرید)

• دمای کار بیش از 427°C (800°F)

• پاکیزه ی محصول یا بهداشت حیاتی است (مواد غذایی، نوشیدنی، دارویی)

• خوردگی جوی خارجی بدون پوشش یک نگرانی است

• مسائل مربوط به ظاهر یا قابل تمیز کردن

• محیط بدون خوردگی است یا خوردگی کنترل شده است (پوشش + CP)

• دمای کار بین -29°C تا 427°C است

• فشار بالا با هزینه متوسط مورد نیاز است

• وزن یک محدودیت اصلی نیست

• کاربرد در پالایشگاه ها، دیگها، نیروگاه ها یا سیستم های هوا فشرده

س1: آیا می توان لوله های ASTM A312 و ASTM A106 را با هم جوش داد؟
A: بله، اما با یک مفصل انتقال. جوش مستقیم فولاد کربن به فولاد ضد زنگ خطر خوردگی گالوانک را ایجاد می کند و نیاز به فلز پرکننده سازگار (معمولا 309L یا 312 فولاد ضد زنگ) دارد.یک پوشش جوش یا قطعه انتقال فلزی متفاوت توصیه می شود.

س2: کدام استاندارد دارای درجه فشار بالاتر برای همان برنامه است؟
A: در دمای اتاق، ASTM A106 درجه B به طور کلی دارای فشار مجاز بالاتر از A312 TP304 است، بنابراین برای ابعاد یکسان، A106 دارای فشار بالاتر است.با افزایش دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد، A312 قدرت خود را حفظ می کند در حالی که A106 ضعیف می شود.

س3: آیا لوله های A106 در قالب جوش داده شده در دسترس هستند؟
A: نه. ASTM A106 به طور خاص شامل لوله فولاد کربن بدون درز است. اگر لوله فولاد کربن جوش پذیر است، ASTM A53 استاندارد مناسب است.

سوال 4: "S" در برنامه های A312 به چه معناست؟
A: جداول مانند SCH 40S در ASTM A312 جداول را به طور خاص برای فولاد ضد زنگ نشان می دهد. ضخامت دیوار همان استاندارد SCH 40 است.اما پسوند "S" به جلوگیری از سردرگمی در هنگام استفاده از لوله های کربن و ضد زنگ در یک پروژه کمک می کند.

س5: آیا می توان از لوله های A312 برای خدمات بخار استفاده کرد؟
A: بله، لوله های فولاد ضد زنگ A312 برای خدمات بخار مناسب هستند. با این حال، برای کاربردهای معمولی بخار اشباع شده (کمتر از 400 درجه سانتیگراد) ، فولاد کربن A106 اقتصادی تر است.برای بخار فوق گرم بیش از 400 درجه سانتیگراد، A312 ممکن است مورد نیاز باشد.

سوال 6: چگونه می توانم تأیید کنم که لوله A106 یا A312 واقعی دریافت می کنم؟
A: درخواست گواهینامه های آزمایش آسیاب (MTC) که نشان دهنده ترکیب شیمیایی، خواص کشش و انطباق با استاندارد ASTM مربوطه است.شماره گرما، و سازنده.

ASTM A312 و ASTM A106 نقش مکمل در لوله کشی صنعتی را دارند. A312 استاندارد مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت دمای بالا تا 815 ° C است.در حالی که A106 اسب کار برای سیستم های فشار فولاد کربن است که بین -29 °C و 427 °C کار می کنند.

برای طراحان لوله و متخصصان خرید، این انتخاب به سه سوال برمی گردد:

1. خوردگی باعث نگرانی شما میشه؟اگر بله، به سمت A312 خم شو

2. دمای کار چقدر است؟بالاتر از 427 °C → A312؛ کمتر از 400 °C → هر دو، اما A106 ارزان تر است.

3. فشار مورد نیاز چیست؟هر دو می تونن با فشار های زیاد کنار بیایند اگه برنامه ی مناسبی داشته باشن

در صورت تردید، از کد ASME B31 (B31.1 برای لوله های برق، B31.3 برای لوله های فرآیند) استفاده کنید و فشارهای مجاز برای درجه و دمای خاص برنامه خود را بررسی کنید.